DE102012006860A1 - Method and device for regulating illuminance - Google Patents
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Abstract
Zum Regeln einer Beleuchtungsstärke wird ein Ist-Wert eines Sensors (3) abgefragt, der von der zu regelnden Beleuchtungsstärke abhängt und der auf einen Sollwert geregelt werden soll. Eine elektronische Recheneinrichtung (11) bestimmt in einem Regelschritt einen Stellschritt für eine Leuchte (2) in Abhängigkeit von dem Ist-Wert und einem Parameterwert eines Regelparameters. Die elektronische Recheneinrichtung (11) bestimmt einen neuen Parameterwert des Regelparameters für einen nachfolgenden Regelschritt abhängig von einem ersten Ist-Wert, der vor dem entsprechenden Regelschritt empfangen wird, und einem zweiten Ist-Wert, der nach dem entsprechenden Regelschritt ermittelt wird.To control an illuminance, an actual value of a sensor (3) is queried, which depends on the illuminance to be regulated and which is to be regulated to a desired value. An electronic computing device (11) determines in a control step a setting step for a luminaire (2) as a function of the actual value and a parameter value of a control parameter. The electronic computing device (11) determines a new parameter value of the control parameter for a subsequent control step depending on a first actual value that is received before the corresponding control step, and a second actual value that is determined after the corresponding control step.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Regeln einer Beleuchtungsstärke. Die Erfindung betrifft insbesondere ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung, mit dem bzw. mit der eine Annäherung an eine Sollbeleuchtungsstärke realisiert werden kann.The invention relates to a method and a device for regulating an illuminance. In particular, the invention relates to such a method and to such a device with which an approach to a desired illuminance can be realized.
Eine Kunstlichtregelung findet in Beleuchtungssystemen Anwendung. Ziel der Kunstlichtregelung ist es, auch bei sich änderndem Fremdlichteinfluss konsistent eine Sollbeleuchtungsstärke zu erreichen. Beispielsweise soll die Beleuchtungsstärke auf einer Bezugsfläche, beispielsweise einer Arbeitsfläche eines Büros, auch bei variablem und unbekanntem Fremdlichteinfluss möglichst konstant gehalten werden. Dazu werden ein Regler, der von mindestens einem Lichtsensor die aktuelle Beleuchtungsstärke erhält, und eine Kunstbeleuchtung, mit der der Regler eine Änderung der Beleuchtungsstärke innerhalb der Grenzen der Kunstbeleuchtung ausgleichen kann, eingesetzt. Eine derartige Kunstlichtregelung kann beispielsweise in Lichtsteuersystemen verwendeten werden, die zur Innenraumbeleuchtung eingesetzt wird.An artificial light control is used in lighting systems. The aim of the artificial light control is to consistently achieve a target illuminance even with changing external light influence. For example, the illuminance on a reference surface, such as a work surface of an office to be kept as constant as possible even with variable and unknown extraneous light influence. For this purpose, a controller, which receives the current illuminance from at least one light sensor, and an art lighting, with which the controller can compensate for a change in the illuminance within the limits of the art lighting used. Such artificial lighting control can be used, for example, in lighting control systems used for interior lighting.
Herkömmliche Kunstlichtregelungen können so ausgestaltet sein, dass sie als Antwort auf eine Abweichung zwischen einem Ist-Wert und einem Sollwert einer von einem Sensor erfassten Beleuchtungsstärke in jedem Regelschritt ihr Stellglied um die kleinste mögliche Einheit ändern. Ein derartiger Ansatz führt in der Regel zu einer langsamen Annäherung an den Sollwert in mehreren Schritten. Ist die Differenz von Ist-Wert und Sollwert groß im Vergleich zum Inkrement des Stellglieds, das in jedem Regelschritt verwendet wird, kann die Zeitdauer, bis der Sollwert wieder erreicht ist, ebenfalls groß werden. Wird hingegen das Inkrement groß gewählt, um eine schnellere Annährung an den Sollwert zu erreichen, besteht die Gefahr eines „Überschwingens”, bei dem ein Intervall akzeptabler Beleuchtungsstärken verfehlt wird und weitere Stellbefehle zum Ausgleichen erforderlich sind. Ein derartiges Überschwingen kann zu unerwünschten Schwankungen der Beleuchtungsstärke führen. Sowohl bei zu kleinen als auch bei zu großen Stellschritten können die geschilderten Szenarien dazu führen, dass eine große Anzahl von Stellbefehlen erzeugt werden muss. Dies kann zu einer unerwünschten Auslastung der verfügbaren Rechenleistung und/oder von Übertragungsbandbreiten für Stellbefehle führen. Letzteres stellt sich beispielsweise dann als problematisch dar, wenn die Stellbefehle als digitale Befehle über einen Bus, beispielsweise einen DALI-Bus übertragen werden.Conventional artificial light controls may be configured to change their actuator by the smallest possible unit in response to a deviation between an actual value and a target value of illuminance detected by a sensor in each control step. Such an approach usually leads to a slow approach to the setpoint in several steps. If the difference between the actual value and the setpoint is large compared to the increment of the actuator used in each control step, the time until the setpoint is reached again can also become large. If, on the other hand, the increment is chosen to be greater in order to achieve a faster approach to the desired value, there is the risk of an "overshoot" in which an interval of acceptable illuminance levels is missed and further adjusting commands are required for equalization. Such overshoot can lead to unwanted fluctuations in illuminance. Both too small and too large positioning steps, the described scenarios can lead to a large number of setting commands must be generated. This can lead to an undesirable utilization of the available computing power and / or transmission bandwidths for setting commands. The latter, for example, presents a problem when the setting commands are transmitted as digital commands via a bus, for example a DALI bus.
Darüber hinaus werden sowohl eine zu langsame Anpassung der Beleuchtungsstärke als auch eine zu schnelle Änderung, insbesondere ein „Überschwingen”, als störend empfunden.In addition, both too slow an adjustment of the illuminance and too rapid a change, in particular an "overshoot", are distracting.
Bekannt sind auch Regelungen, bei denen die Größe des Regelschritts in Abhängigkeit von der Differenz zwischen Ist- und Sollwert mithilfe eines oder mehrerer fester oder bei einer Initialisierung des Reglers fest eingestellter Parameter bestimmt wird. Auch solche Regler erreichen den Sollwert erst nach einer Reihe von Regelschritten, was wiederum zu einer langsamen Anpassung an den Sollwert oder zu ”Überschwingen” führen kann.Regulations are also known in which the size of the control step is determined as a function of the difference between the actual value and the setpoint value by means of one or more fixed parameters or fixed parameters when the controller is initialized. Also, such controllers reach the setpoint only after a series of control steps, which in turn can lead to a slow adaptation to the setpoint or to "overshoot".
Die
Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Regeln eines Kunstlichteinflusses bereitzustellen, die das Risiko eines Kriech- oder Überschwingverhaltens verringern. Aufgabe der Erfindung ist, derartige Verfahren und Vorrichtungen bereitzustellen, die Anpassungen beispielsweise an unterschiedliche Leuchten oder an unterschiedliche Lichtströme mit zunehmender Alterung von Leuchten erleichtern, ohne dass hierfür eine separate Wartung am Regler durchgeführt werden muss.The object of the invention is to provide a method and an apparatus for controlling the influence of artificial light, which reduce the risk of creeping or overshoot behavior. The object of the invention is to provide such methods and devices that facilitate adjustments, for example, to different lights or different light flows with increasing aging of lights, without the need for a separate maintenance on the controller must be performed.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren und eine Vorrichtung mit den in den unabhängigen Patentansprüchen angegebenen Merkmalen. Die abhängigen Patentansprüche definieren Weiterbildungen der Erfindung.The object is achieved by a method and a device having the features specified in the independent patent claims. The dependent claims define developments of the invention.
Bei Verfahren und Vorrichtungen nach Ausführungsbeispielen wird ein Einfluss einer Kunstbeleuchtung während der Kunstlichtregelung ermittelt. Es wird ein Regelparameter eingeführt, dessen Parameterwert jeweils nach Regelschritten angepasst werden kann. Der Parameterwert des Regelparameters kann Messwertunterschieden, die ein Sensor zwischen ausgeschalteter Kunstbeleuchtung und maximalem Lichtstrom der Kunstbeleuchtung erfassen würde, abschätzen. Durch die automatische Anpassung des Parameterwerts des Regelparameters wird eine adaptive Regelung erreicht, die ein selbstlernendes Verhalten zeigt. Für jeden Regelschritt kann mit Hilfe des Regelparameters im Vornhinein abgeschätzt werden, wie sich die gemessene Beleuchtungsstärke ändern sollte. Diese Abschätzung kann mit dem Messwert, der im nächsten Messschritt nach dem Regelschritt ermittelt wird, verglichen werden. Bei einer Abweichung zwischen der Abschätzung für die neue Beleuchtungsstärke, die nach dem Regelschritt erwartet wird, und der dann tatsächlich auftretenden Beleuchtungsstärke nach dem Regelschritt kann der Parameterwert des Regelparameters angepasst werden. Dadurch kann ein sich veränderndes Verhalten einer Leuchte, beispielsweise aufgrund von Alterung, automatisch berücksichtigt werden, und/oder das Verfahren und die Vorrichtung können aufgrund ihres selbstlernenden Verhaltens bei Leuchten unterschiedlicher Bauart eingesetzt werden. Der nach einem Regelschritt ermittelte neue Parameterwert für den Regelparameter kann im nächsten Regelschritt verwendet werden, um das Stellglied im nächsten Regelschritt zu stellen.In methods and devices according to embodiments, an influence of art lighting is determined during the artificial light control. A control parameter is introduced whose parameter value can be adjusted in each case according to control steps. The parameter value of the control parameter can estimate differences in readings that a sensor would detect between switched off art lighting and maximum luminous flux of the art lighting. By automatically adjusting the parameter value of the control parameter, an adaptive control is achieved which shows a self-learning behavior. For each control step, the control parameter can be used to estimate in advance how the measured illuminance should change. This estimate can be compared with the measured value which is determined in the next measuring step after the control step. In case of a deviation between the estimate for the new illuminance expected after the control step and the actually occurring illuminance after the control step, the parameter value of the control parameter may be adjusted. As a result, a changing behavior of a luminaire, for example due to aging, can be automatically taken into account, and / or the method and the device can be used for luminaires of different types due to their self-learning behavior. The new parameter value for the control parameter determined after a control step can be used in the next control step to set the actuator in the next control step.
Bei einem Verfahren zum Regeln einer Beleuchtungsstärke nach einem Ausführungsbeispiel wird ein Ist-Wert eines Sensors, der von der zu regelnden Beleuchtungsstärke abhängt und der auf einen Sollwert eingeregelt werden soll, ermittelt, und anschließend ein Regelschritt ausgeführt. In dem Regelschritt wird jeweils ein Stellschritt für eine Leuchte in Abhängigkeit von dem ermittelten Ist-Wert und einem Parameterwert eines Regelparameters bestimmt und ein abhängig von dem Stellschritt erzeugter Stellbefehl erzeugt, um die Leuchte zu stellen. Das Verfahren umfasst den Schritt eines automatischen Anpassens des Parameterwerts des Regelparameters nach wenigstens einem Regelschritt. Bei dem automatischen Anpassen wird ein neuer Parameterwert des Regelparameters abhängig von einem ersten Ist-Wert des Sensors, der vor dem entsprechenden Regelschritt ermittelt wird, und einem zweiten Ist-Wert des Sensors, der nach dem entsprechenden Regelschritt ermittelt wird, bestimmt. Der neue Parameterwert des Regelparameters wird für einen nachfolgenden Regelschritt verwendet.In a method for controlling an illuminance according to an exemplary embodiment, an actual value of a sensor, which depends on the illuminance to be regulated and which is to be adjusted to a desired value, is determined, and then a control step is carried out. In the control step, in each case a setting step for a luminaire is determined as a function of the determined actual value and a parameter value of a control parameter, and a control command generated as a function of the setting step is generated in order to set the luminaire. The method comprises the step of automatically adjusting the parameter value of the control parameter after at least one control step. In the automatic adjustment, a new parameter value of the control parameter is determined as a function of a first actual value of the sensor, which is determined before the corresponding control step, and a second actual value of the sensor, which is determined after the corresponding control step. The new parameter value of the rule parameter is used for a subsequent control step.
Durch die Einführung des Regelparameters und dessen automatische Anpassung kann das Regelverfahren automatisch adaptiert werden. Dadurch können unterschiedliche Eigenschaften von Leuchte, aber auch unterschiedliche Reflexionseigenschaften der zu beleuchtenden Fläche berücksichtigt werden.By introducing the control parameter and its automatic adaptation, the control method can be automatically adapted. As a result, different properties of luminaire, but also different reflection properties of the surface to be illuminated can be taken into account.
Der Schritt des automatischen Anpassens des Parameterwerts des Regelparameters muss nicht nach jedem Regelschritt durchgeführt werden. Der Schritt des automatischen Anpassens des Parameterwerts des Regelparameters kann selektiv abhängig davon durchgeführt werden, ob ein bestimmtes Anpasskriterium erfüllt ist.The step of automatically adjusting the parameter value of the control parameter need not be performed after each control step. The step of automatically adjusting the parameter value of the control parameter may be selectively performed depending on whether a particular matching criterion is met.
Der Schritt des automatischen Anpassens des Parameterwerts des Regelparameters realisiert eine selbstlernende Korrekturprozedur, die den Regelparameter an die erzielten Regelergebnisse anpassen kann. So kann nach einer relativ kurzen Lernphase auch bei grollen Stellwertsprüngen mit geringem Schwing- bzw. Kriechverhalten geregelt werden. Eine weitere Wirkung der selbstlernenden Anpassung ist, dass Lampenalterung und sogar Lampenausfälle kompensiert werden können und die Anlage weiterhin zuverlässig geregelt wird.The step of automatically adjusting the parameter value of the control parameter realizes a self-learning correction procedure that can adapt the control parameter to the achieved control results. Thus, after a relatively short learning phase, variable control value jumps with low oscillation or creep behavior can also be regulated. Another effect of the self-learning adaptation is that lamp aging and even lamp failures can be compensated for and the system continues to be reliably controlled.
Das Verfahren kann eingesetzt werden, um die Beleuchtungsstärke auf einer Bezugsfläche, beispielsweise einer Arbeitsfläche eines Büros, zu regeln. Der Sensor erfasst die Beleuchtungsstärke auf der Bezugsfläche. Dazu kann der Sensor beispielsweise so angeordnet sein, dass er von der Bezugsfläche reflektiertes Licht empfängt.The method can be used to control the illuminance on a reference surface, such as a work surface of an office. The sensor detects the illuminance on the reference surface. For example, the sensor may be arranged to receive light reflected from the reference surface.
In dem Regelschritt kann der Stellschritt abhängig von einer Differenz zwischen dem Sollwert und dem ermittelten Ist-Wert sowie abhängig von dem Regelparameter bestimmt werden. In dem Regelschritt kann der Stellschritt als Produkt aus der Differenz und einem Proportionalitätsfaktor, der von dem Regelparameter abhängt, bestimmt werden. Dadurch kann der Stellschritt groß gewählt werden, wenn ein großer Unterschied zwischen Soll- und Ist-Wert vorliegt, und klein, wenn nur ein kleiner Unterschied zwischen Soll- und Ist-Wert vorliegt. Der Stellschritt, der als Inkrement des Stellwerts des Stellglieds dient, hängt vom Parameterwert des Regelparameters bei dem entsprechenden Regelschritt ab. Da der Parameterwert adaptiert wird, verändert sich auch die Abhängigkeit des Stellschritts von der Differenz zwischen Sollwert und Ist-Wert. Dadurch kann berücksichtigt werden, dass ein vorgegebenes Inkrement des Stellwerts des Stellglieds abhängig von den Eigenschaften der Leuchte und, falls der Ist-Wert im Reflexionsmodus erfasst wird, abhängig von den Reflexionseigenschaften der Bezugsfläche unterschiedlichen Einfluss auf die durch den Stellschritt hervorgerufene Änderung des Ist-Werts aufweist. Derartige unterschiedliche Einflüsse werden durch den Regelparameter abgebildet und durch die automatische Anpassung an die Gegebenheiten des Beleuchtungssystems bzw. der Bezugsfläche automatisch angepasst.In the control step, the setting step can be determined as a function of a difference between the desired value and the determined actual value as well as depending on the control parameter. In the control step, the setting step may be determined as the product of the difference and a proportionality factor that depends on the control parameter. As a result, the setting step can be made large if there is a large difference between the setpoint and actual values, and small if there is only a small difference between the setpoint and actual values. The setting step, which serves as an increment of the control value of the actuator, depends on the parameter value of the control parameter in the corresponding control step. Since the parameter value is adapted, the dependence of the setting step on the difference between setpoint and actual value also changes. It can thus be taken into account that a predetermined increment of the control value of the actuator depends on the properties of the luminaire and, if the actual value is detected in reflection mode, on the change in the actual value caused by the adjusting step, depending on the reflection properties of the reference surface having. Such different influences are caused by the control parameters imaged and automatically adapted by the automatic adjustment to the conditions of the lighting system or the reference surface.
Bei dem automatischen Anpassen kann der neue Parameterwert des Regelparameters abhängig von einer Differenz zwischen dem zweiten Ist-Wert und dem ersten Ist-Wert und abhängig von dem in dem entsprechenden Regelschritt ermittelten Stellschritt bestimmt werden. Der neue Parameterwert des Regelparameters kann weiterhin abhängig von wenigstens einem alten Parameterwert des Regelparameters bestimmt werden. Der neue Parameterwert des Regelparameters, der nach einem vorgegebenen Regelschritt gesetzt wird, kann abhängig von dem alten Parameterwert des Regelparameters, der bei dem vorgegebenen Regelschritt verwendet wurde, sowie abhängig von der Differenz zwischen dem zweiten Ist-Wert und dem ersten Ist-Wert und abhängig von dem in dem vorgegebenen Regelschritt ermittelten Stellschritt ermittelt werden.In the case of automatic adaptation, the new parameter value of the control parameter can be determined as a function of a difference between the second actual value and the first actual value and depending on the setting step determined in the corresponding control step. The new parameter value of the control parameter can furthermore be determined as a function of at least one old parameter value of the control parameter. The new parameter value of the control parameter, which is set after a predetermined control step, may be dependent on the old parameter value of the control parameter used in the predetermined control step, and on the difference between the second actual value and the first actual value be determined by the determined in the predetermined control step adjustment step.
Der Parameterwert des Regelparameters kann so angepasst werden, dass er einen Unterschied zwischen Ist-Werten des Sensors bei ausgeschalteter Leuchte und bei maximalem Lichtstrom der Leuchte abschätzt. Dies kann erreicht werden, ohne dass dazu die Leuchte über den vollen Helligkeitsbereich gefahren werden muss.The parameter value of the control parameter can be adjusted to estimate a difference between actual values of the sensor when the lamp is off and at the maximum luminous flux of the lamp. This can be achieved without having to drive the luminaire over the full brightness range.
Bei dem Verfahren können zwischen zwei aufeinanderfolgenden Regelschritten mehrere Abfragen eines Sensors jeweils zum Ermitteln des Ist-Werts durchgeführt wird. Eine Anzahl der mehreren Abfragen, die vor dem Ausführen des zweiten Regelschritts der zwei aufeinanderfolgenden Regelschritte durchgeführt werden, kann von einer Differenz zwischen einem in wenigstens einer der mehreren Abfragen ermittelten Ist-Wert und dem Sollwert abhängen. Mehrfache Wiederholungen von Abfragen des Ist-Werts des Sensors, die ohne nachfolgenden Regelschritt durchgeführt werden, können selektiv abgebrochen werden, sobald der in der letzten Abfrage erfasste Ist-Wert von dem Sollwert um mehr als einen Schwellenwert abweicht. Mehrfache Wiederholungen von Abfragen des Ist-Werts des Sensors, die ohne nachfolgenden Regelschritt durchgeführt werden, können auch nach einer maximalen Anzahl abgebrochen werden, um mit dem nächsten Regelschritt fortzufahren. Somit kann zwischen Regelschritten eine Unterschleife mehrfach durchlaufen werden, bei der nur der Ist-Wert vom Sensor abgefragt wird, aber nicht unmittelbar ein Regelschritt folgt. Die Unterschleife kann durchlaufen werden, bis eine maximale Anzahl von Unterschleifen erreicht oder in einer der Unterschleifen eine Abweichung zwischen Ist-Wert und Sollwert festgestellt wird, die einen Schwellenwert übersteigt.In the method, several queries of a sensor can be carried out in each case for determining the actual value between two successive control steps. A number of the plurality of queries performed prior to performing the second control step of the two consecutive control steps may depend on a difference between an actual value determined in at least one of the plurality of queries and the setpoint. Multiple repetitions of actual sensor value queries performed without a subsequent control step may be selectively aborted as soon as the actual value detected in the last interrogation deviates from the setpoint by more than a threshold. Multiple repetitions of queries of the actual value of the sensor, which are carried out without a subsequent control step, can also be aborted after a maximum number in order to proceed to the next control step. Thus, a sub-loop can be traversed several times between control steps, in which only the actual value is interrogated by the sensor, but not immediately followed by a control step. The sub-loop may be traversed until a maximum number of sub loops is reached or a deviation between actual value and set point exceeding one threshold is detected in one of the sub loops.
Durch das selektive Durchlaufen einer vollständigen Regelschleife mit Messwerterfassung, Regelschritt und optionaler automatischer Anpassung des Parameterwerts des Regelparameters oder der Unterschleife kann der Rechenaufwand verringert werden. Die vollständige Regelschleife muss nur in größeren zeitlichen Abständen als aufeinanderfolgende Sensorabfragen durchlaufen werden. Durch ein Abbruchkriterium, das von der Differenz zwischen einem in einer Unterschleife erfassten Ist-Wert und dem Sollwert abhängt, kann ein Regelschritt dennoch zuverlässig eingeleitet werden, wenn größere Abweichungen zwischen Ist-Wert und Sollwert auftreten.By selectively running through a complete control loop with measured value acquisition, control step and optional automatic adjustment of the parameter value of the control parameter or the sub-loop, the computational effort can be reduced. The complete control loop only has to be run through at longer intervals than successive sensor queries. By means of an abort criterion which depends on the difference between an actual value recorded in a lower loop and the desired value, a control step can nevertheless be reliably initiated if larger deviations occur between the actual value and the desired value.
Die Unterschleife erlaubt auch, Änderungen des Fremdlichteinflusses zwischen zwei aufeinanderfolgenden Regelschritten zu überwachen. Informationen über die Änderung des Fremdlichteinflusses vor einem Regelschritt kann bei einer Entscheidung, ob nach dem Regelschritt eine automatische Anpassung des Parameterwerts des Regelparameters stattfinden soll, verwendet werden. Die Unterschleife erlaubt auch, dass der erste Ist-Wert und der zweite Ist-Wert, die vor bzw. nach einem Regelschritt erfasst werden und zur Anpassung des Parameterwerts des Regelparameters herangezogen werden, in einem zeitlichen Abstand ermittelt werden, der kleiner als ein zeitlicher Abstand zwischen Regelschritten ist. Dadurch kann die Güte der Anpassung des Parameterwerts erhöht werden.The sub-loop also makes it possible to monitor changes in the influence of extraneous light between two successive control steps. Information about the change in the influence of extraneous light before a control step can be used in a decision as to whether an automatic adaptation of the parameter value of the control parameter should take place after the control step. The lower loop also allows the first actual value and the second actual value, which are detected before or after a control step and are used to adjust the parameter value of the control parameter, to be determined at a time interval which is shorter than a time interval between rule steps. This can increase the quality of the adaptation of the parameter value.
Abhängig von den in den mehreren Abfragen des Sensors ermittelten Ist-Werten kann eine Änderung des Fremdlichteinflusses vor dem Ausführen des zweiten Regelschritts der zwei aufeinanderfolgenden Regelschritte abgeschätzt werden. Das automatische Anpassen des Parameterwerts des Regelparameters nach dem zweiten Regelschritt kann selektiv abhängig von einem Schwellenwertvergleich der Änderung des Fremdlichteinflusses durchgeführt werden.Depending on the actual values ascertained in the several interrogations of the sensor, a change in the extraneous light influence can be estimated before the second control step of the two successive control steps is carried out. The automatic adjustment of the parameter value of the control parameter after the second control step can be carried out selectively depending on a threshold comparison of the change in the influence of extraneous light.
Ein neuer Parameterwert des Regelparameters muss nicht nach jedem Regelschritt ermittelt werden. Nach einem Regelschritt kann eine Abweichung zwischen dem zweiten Ist-Wert, der nach dem Regelschritt ermittelt wird, und einer rechnerischen Abschätzung für den Ist-Wert, die abhängig von dem in dem Regelschritt verwendeten Parameterwert des Regelparameters bestimmt wird, ermittelt werden. Ein neuer Parameterwert des Regelparameters kann selektiv bestimmt werden in Abhängigkeit von der Abweichung. Der neue Parameterwert des Regelparameters kann dann bestimmt werden, wenn die Abweichung einen Schwellenwert übersteigt. Auf diese Weise kann eine zu häufige Anpassung des Parameterwerts beispielsweise bei Messrauschen unterdrückt werden.A new parameter value of the control parameter does not have to be determined after each control step. After a control step, a deviation between the second actual value, which is determined after the control step, and a computational estimate for the actual value, which is determined as a function of the parameter value of the control parameter used in the control step, can be determined. A new parameter value of the control parameter can be selectively determined depending on the deviation. The new parameter value of the control parameter can then be determined if the deviation is a threshold exceeds. In this way too frequent adaptation of the parameter value can be suppressed, for example in the case of measurement noise.
Ein neuer Parameterwert des Regelparameters kann nach einem Regelschritt selektiv abhängig von einem Anpasskriterium ermittelt werden. Ein neuer Parameterwert des Regelparameters kann beispielsweise selektiv nur dann ermittelt werden, wenn der dem in dem Regelschritt ermittelte Stellschritt größer als oder wenigstens gleich einem Stellschritt-Schwellenwert ist.A new parameter value of the control parameter can be determined selectively after a control step depending on a fitting criterion. For example, a new parameter value of the control parameter can be determined selectively only if the control step determined in the control step is greater than or at least equal to a control step threshold value.
Alternativ oder zusätzlich kann das Ermitteln eines neuen Parameterwerts des Regelparameters davon abhängig gemacht werden, dass seit Einschalten der Leuchte bis zu dem Regelschritt mindestens eine vorgegebene Zeitdauer vergangen ist. Dadurch kann eine Anpassung in Phasen, in denen sich das Verhalten der Leuchte noch transient ändern kann, unterdrückt werden.Alternatively or additionally, the determination of a new parameter value of the control parameter can be made dependent on the fact that at least one predetermined period of time has elapsed since the luminaire was switched on until the control step. As a result, adaptation in phases in which the behavior of the luminaire can still change transiently can be suppressed.
Alternativ oder zusätzlich zu jeder der in den vorangegangenen Absätzen genannten Bedingungen kann das Ermitteln eines neuen Parameterwerts des Regelparameters davon abhängig gemacht werden, dass eine zeitliche Änderung eines Fremdlichteinflusses vor dem Regelschritt, nach dem die Anpassung möglicherweise durchgeführt werden soll, kleiner als ein weiterer Schwellenwert ist. Dadurch kann verhindert werden, dass sich rasch ändernde Fremdlichteinflüsse die Differenz zwischen dem zweitem Ist-Wert, der nach dem Regelschritt erfasst wird, und dem ersten Ist-Wert, der vor dem Regelschritt erfasst wird, stark beeinflussen. Eine Verfälschung der Parameteranpassung aufgrund sich stark ändernder Fremdlichteinflüsse kann so vermieden werden.As an alternative or in addition to each of the conditions mentioned in the preceding paragraphs, the determination of a new parameter value of the control parameter may be made dependent on a time change of an external light influence before the control step, after which the adjustment is possibly to be carried out, being smaller than a further threshold value , This can prevent that rapidly changing extraneous light influences the difference between the second actual value, which is detected after the control step, and the first actual value, which is detected before the control step, strongly influence. A falsification of the parameter adjustment due to strongly changing external light influences can thus be avoided.
Alternativ oder zusätzlich zu jeder der in den vorangegangenen Absätzen genannten Bedingungen kann das Ermitteln eines neuen Parameterwerts des Regelparameters davon abhängig gemacht werden, dass eine einer Differenz zwischen dem ersten Ist-Wert, der vor dem Regelschritt ermittelt wird, und dem zweiten Ist-Wert, der nach dem Regelschritt ermittelt wird, größer ist als ein Messwert-Schwellenwert. Die Differenz zwischen dem ersten Ist-Wert, der vor dem Regelschritt ermittelt wird, und dem zweiten Ist-Wert, der nach dem Regelschritt ermittelt wird, kann durch den Sollwert dividiert und der so ermittelte Quotient mit einem weiteren Schwellenwert verglichen werden. Kleine Änderungen des Ist-Werts können durch Messschwankungen hervorgerufen werden. Durch das genannte Kriterium kann eine ständige Anpassung des Parameterwerts des Regelparameters als Reaktion auf Messschwankungen unterdrückt werden.Alternatively or in addition to each of the conditions mentioned in the preceding paragraphs, the determination of a new parameter value of the control parameter may be made dependent on a difference between the first actual value, which is determined before the control step, and the second actual value, which is determined after the control step, is greater than a measured value threshold. The difference between the first actual value, which is determined before the control step, and the second actual value, which is determined after the control step, can be divided by the desired value and the thus determined quotient can be compared with a further threshold value. Small changes in the actual value can be caused by measurement fluctuations. By the mentioned criterion, a constant adaptation of the parameter value of the control parameter in response to measurement fluctuations can be suppressed.
Der neue Parameterwert des Regelparameters kann nach einem Regelschritt jeweils in Abhängigkeit von ermittelt werden. Dabei bezeichnet ESensor(v) den ersten Ist-Wert, der vor dem entsprechenden Regelschritt ermittelt wird, ESensor(n) den zweiten Ist-Wert, der nach dem entsprechenden Regelschritt ermittelt wird, und ΔI den in dem entsprechenden Regelschritt ermittelte Stellschritt.The new parameter value of the control parameter can after a rule step depending on be determined. E sensor (v) designates the first actual value, which is determined before the corresponding control step, E sensor (n) the second actual value, which is determined after the corresponding control step, and ΔI the setting step determined in the corresponding control step.
Der neue Parameterwert des Regelparameters kann nach einem Regelschritt jeweils in Abhängigkeit von ermittelt werden. Dabei bezeichnet EParam(alt) den Parameterwert des Regelparameters, der in dem Regelschritt zum Ermitteln des Stellschritts verwendet wurde, und p ist eine reelle Zahl, die 0 ≤ p ≤ 1 erfüllt.The new parameter value of the control parameter can after a rule step depending on be determined. Here, E Param (old) denotes the parameter value of the control parameter used in the control step for determining the setting step, and p is a real number satisfying 0 ≦ p ≦ 1.
Der neue Parameterwert des Regelparameters kann abhängig davon nach unterschiedlichen Prozeduren ermittelt werden, ob die Differenz zwischen dem ersten Ist-Wert und dem zweiten Ist-Wert zu einer Erhöhung oder Erniedrigung des Parameterwerts des Regelparameters führen wird. Der neue Parameterwert des Regelparameters abhängig davon, ob die Bedingung erfüllt ist, nach unterschiedlichen Prozeduren ermittelt werden.Depending on different procedures, the new parameter value of the control parameter can be determined as to whether the difference between the first actual value and the second actual value will lead to an increase or decrease in the parameter value of the control parameter. The new parameter value of the rule parameter depends on whether the condition is met, determined according to different procedures.
In dem Regelschritt kann der Stellschritt abhängig von ermittelt werden, wobei ESoll der Sollwert ist. Dieser Quotient kann diskretisiert werden, falls nur diskrete bzw. digitale Stellwerte zulässig sind. Dabei kann der Quotient nach oben gerundet werden, um ein Unterschreiten der Sollbeleuchtungsstärke zu vermeiden.In the control step, the adjusting step may depend on are calculated, where E is the target setpoint. This quotient can be discretized if only discrete or digital manipulated variables are permitted. In this case, the quotient can be rounded upwards in order to avoid falling short of the desired illuminance.
Der neue Parameterwert des Regelparameters kann abhängig von einer vorgegebenen unteren Schranke und einer vorgegebenen oberen Schranke für den Parameterwert ermittelt werden. Der neue Parameterwert kann so gesetzt werden, dass er nicht kleiner als die untere Schranke und nicht größer als die obere Schranke ist.The new parameter value of the control parameter can be determined depending on a predetermined lower limit and a predetermined upper limit for the parameter value. The new parameter value can be set to be no smaller than the lower bound and no larger than the upper bound.
Eine Vorrichtung zum Regeln einer Beleuchtungsstärke umfasst einen Eingang zum Empfangen eines Ist-Werts eines Sensors, der von der zu regelnden Beleuchtungsstärke abhängt und der auf einen Sollwert geregelt werden soll, und eine mit dem Eingang gekoppelte elektronische Recheneinrichtung. Die elektronische Recheneinrichtung ist eingerichtet, um einen Stellschritt für eine Leuchte in Abhängigkeit von dem Ist-Wert und einem Parameterwert eines Regelparameters zu bestimmen. Die elektronische Recheneinrichtung ist eingerichtet, um einen Stellbefehl abhängig von dem Stellschritt zu erzeugen. Die elektronische Recheneinrichtung ist eingerichtet, um einen neuen Parameterwert des Regelparameters abhängig von einem ersten Ist-Wert, der vor dem entsprechenden Regelschritt empfangen wird, und einem zweiten Ist-Wert, der nach dem entsprechenden Regelschritt ermittelt wird, zu bestimmen, und den neuen Parameterwert des Regelparameters für einen nachfolgenden Regelschritt zu verwenden.An illuminance regulation device comprises an input for receiving an actual value of a sensor, which depends on the illuminance to be regulated and which is to be regulated to a desired value, and an electronic computing device coupled to the input. The electronic computing device is set up to determine a setting step for a luminaire as a function of the actual value and a parameter value of a control parameter. The electronic computing device is configured to generate a setting command depending on the setting step. The electronic computing device is set up to determine a new parameter value of the control parameter as a function of a first actual value that is received before the corresponding control step and a second actual value that is determined after the corresponding control step, and the new parameter value of the control parameter for a subsequent control step.
Die Vorrichtung zum Regeln einer Beleuchtungsstärke kann einen Sensor umfassen, der mit dem Eingang gekoppelt und eingerichtet ist, um den Ist-Wert an den Eingang bereitzustellen. Der Sensor ist ein Lichtsensor. Die Vorrichtung kann eine Leuchte umfassen, die mit der elektronischen Steuereinrichtung gekoppelt und eingerichtet ist, um als Antwort auf den Stellbefehl eine abgegebene Lichtleistung gemäß dem Stellbefehl zu ändern.The illuminance regulation device may include a sensor coupled to the input and configured to provide the actual value to the input. The sensor is a light sensor. The apparatus may include a light coupled to the electronic controller and configured to change a light output in response to the control command in accordance with the control command.
Die elektronische Recheneinrichtung kann in ein Leuchtenmodul und/oder ein Betriebsgerät, beispielsweise ein Vorschaltgerät, der Leuchte integriert sein. Die Vorrichtung kann als intelligentes Leuchtenmodul ausgestaltet sein, bei der die elektronischen Recheneinrichtung, die Leuchte und der Sensor in einer Baueinheit zusammengefasst sind.The electronic computing device can be integrated into a luminaire module and / or an operating device, for example a ballast, the luminaire. The device can be configured as an intelligent luminaire module, in which the electronic computing device, the luminaire and the sensor are combined in one unit.
Die Vorrichtung kann auch als von der Leuchte und dem Sensor separates Kontrollgerät ausgestaltet sein. Die Vorrichtung kann als zentrales Kontrollgerät eines Beleuchtungssystems ausgestaltet sein, das den Stellbefehl über eine Schnittstelle an die Leuchte ausgibt. Die Schnittstelle kann mit einem Bus, beispielsweise einem DALI-Bus gekoppelt sein.The device can also be designed as a separate control device from the lamp and the sensor. The device can be designed as a central control device of a lighting system that outputs the control command via an interface to the light. The interface may be coupled to a bus, for example a DALI bus.
Ein Beleuchtungssystem kann mehrere Leuchten, mehrere den Leuchten zugeordnete Sensoren und die Vorrichtung zum Regeln der Beleuchtungsstärke umfassen. In diesem Fall kann pro Leuchte jeweils ein Regelparameter vorgesehen sein. Die Regelung der Beleuchtungsstärke kann für jede der Leuchten und zugeordneten Sensoren wie beschrieben durchgeführt werden, wobei für jede Leuchte der Parameterwert des dieser Leuchte zugeordneten Regelparameters abhängig von einer Differenz zwischen Ist-Werten angepasst werden kann, die vor und nach einem Regelschritt für diese Leuchte von dem dieser Leuchte zugeordneten Sensor erfasst werden.An illumination system may comprise a plurality of lights, a plurality of sensors associated with the lights and the device for controlling the illuminance. In this case, one control parameter can be provided for each luminaire. The regulation of the illuminance can be carried out as described for each of the luminaires and associated sensors, wherein for each luminaire the parameter value of the control parameter associated with that luminaire can be adjusted depending on a difference between actual values obtained before and after a control step for that luminaire the sensor associated with this lamp are detected.
Die Vorrichtung zum Regeln einer Beleuchtungsstärke kann zur Durchführung des Verfahrens nach den verschiedenen Ausführungsbeispielen ausgestaltet sein.The device for regulating an illuminance can be designed to carry out the method according to the various exemplary embodiments.
Weiterbildungen der Vorrichtung zum Regeln einer Beleuchtungsstärke und die damit jeweils erzielten Wirkungen entsprechen den Weiterbildungen des Verfahrens nach Ausführungsbeispielen.Further developments of the device for controlling an illuminance and the effects thus achieved correspond to the developments of the method according to embodiments.
Weitere Merkmale, Wirkungen und Funktionen von Ausführungsbeispielen der Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich.Further features, effects and functions of embodiments of the invention will become apparent from the following detailed description with reference to the accompanying drawings.
In den Figuren bezeichnen identische oder ähnliche Bezugszeichen identische oder ähnliche Einheiten oder Komponenten. Die Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele können miteinander kombiniert werden, sofern dies in der folgenden Beschreibung nicht ausdrücklich ausgeschlossen ist.In the figures, identical or similar reference numerals designate identical or similar units or components. The features of the various embodiments may be combined with each other unless expressly excluded in the following description.
Das Beleuchtungssystem
Durch die Einführung eines Regelparameters mit veränderbarem Parameterwert und die Anpassung des Parameterwerts des Regelparameters kann eine selbstlernende Anpassung der Vorrichtung
Die Leuchte
Das Betriebsgerät
Die Vorrichtung
Die Vorrichtung
Die Funktionsweise der Vorrichtung
In einem Regelschritt bestimmt die Vorrichtung
Der Parameterwert wird von der Vorrichtung
Der Regler
Die Lichtabgabe der Leuchte
Der Sensor
Die Parameteranpassung
Das Anpasskriterium kann beispielsweise sicherstellen, dass eine Anpassung des Parameterwerts des Regelparameters nicht vorgenommen wird, wenn sich nach dem letzten Regelschritt und vor Durchführung des nächsten Regelschritts der Ist-Wert, der von dem Sensor
Um sich verändernde Fremdlichteinflüsse zwischen zwei aufeinanderfolgenden Regelschritten zu erkennen, kann vor einem erneuten Durchlaufen der in
Dabei wird der Ist-Wert des Sensors
Zum Überwachen des Ist-Werts des Sensors
Sobald erkannt wird, dass die Bedingung
Aus den Ist-Werten, die bei aufeinanderfolgenden Abfragen des Ist-Werts zwischen zwei Regelschritten ermittelt werden, kann eine Veränderung des Fremdlichteinflusses abgeschätzt werden. Die Abschätzung für die Veränderung des Fremdlichteinflusses kann verwendet werden, um bei dem nachfolgenden Durchlaufen der vollen Regelschleife von
Die in
Unter erneuter Bezugnahme auf
Der Parameterwert des Regelparameters EParam(alt), der in Gleichung (3) eingeht, bestimmt den Proportionalitätsfaktor zwischen Stellschritt und Abweichung zwischen Sollwert und Ist-Wert. Der Regelparameter EParam(alt), der in Gleichung (3) eingeht, stellt eine Abschätzung für die Änderung der Ist-Werte dar, die von dem Sensor bei maximaler Leistung der Leuchte und bei ausgeschalteter Leuchte ermittelt werden würden.The parameter value of the rule parameter E Param (old), which enters equation (3), determines the proportionality factor between the setting step and the deviation between the setpoint and the actual value. The control parameter E Param (old), which enters into equation (3), represents an estimate for the change in the actual values that would be determined by the sensor at maximum power of the lamp and with the lamp off.
Ein neuer Stellwert für die Leuchte
Ein neuer Stellwert, der der Leuchte im Regelschritt übermittelt wird, kann beispielsweise bestimmt werden als A new control value, which is transmitted to the luminaire in the control step, can for example be determined as
Es kann eine Diskretisierung bzw. Digitalisierung der Größe Ireal(neu) vorgenommen werden, falls nur diskrete bzw. digitale Stellwerte zulässig sind.A discretization or digitization of the quantity I real (new) can be carried out if only discrete or digital manipulated variables are permitted.
Nach dem Regelschritt wird ein weiterer Ist-Wert des Sensors abgefragt. Dieser wird im Folgenden mit ESensor(n) bezeichnet. Der Ist-Wert ESensor(n), der nach dem Regelschritt ermittelt wird, kann der erste nach dem Regelschritt abgefragte Ist-Wert sein. Dieser Ist-Wert kann bei einem Durchlauf der vollen Regelschleife, wie in
Der Ist-Wert ESensor(n), der nach dem Regelschritt ermittelt wird, kann mit einer Abschätzung für den Ist-Wert, der als Reaktion auf den Regelschritt erwartet wird, verglichen werden. Eine derartige Abschätzung ESensor(erw) kann berechnet werden als
Abhängig von der Differenz zwischen dem tatsächlichen Ist-Wert ESensor(n) und der Abschätzung ESensor(erw) kann eine Parameteranpassung durchgeführt werden, bei der ein neuer Parameterwert des Regelparameters bestimmt wird.Depending on the difference between the actual actual value E sensor (n) and the estimate E sensor (aw), a parameter adaptation can be carried out in which a new parameter value of the control parameter is determined.
Die Parameteranpassung kann auf unterschiedliche Weisen ausgeführt werden. Der neue Parameterwert des Regelparameters kann dabei abhängig von ermittelt werden, wobei ΔI denjenigen Stellschritt bezeichnet, der in dem Regelschritt bestimmt wurde, vor dem der Ist-Wert ESensor(v) ermittelt wurde und nach dem der Ist-Wert ESensor(n) ermittelt wurde.The parameter adjustment can be carried out in different ways. The new parameter value of the control parameter can depend on are determined, wherein .DELTA.I designates the adjusting step, which was determined in the control step before which the actual value E sensor (v) was determined and after the actual value E sensor (n) was determined.
Bei einer Ausgestaltung von Vorrichtungen und Verfahren kann der neue Parameterwert EParam(neu) des Regelparameters nach einem Regelschritt berechnet werden als wobei EParam(alt) der Parameterwert des Regelparameters ist, der in dem Regelschritt zum Ermitteln des Stellschritts ΔI verwendet wurde, und p eine reelle Zahl ist, die 0 ≤ p ≤ 1 erfüllt. Insbesondere kann der neue Parameterwert EParam(neu) des Regelparameters gemäß Gleichung (8) bestimmt werden, wobei 0 < p < 1 erfüllt ist.In an embodiment of devices and methods, the new parameter value E Param (new) of the control parameter can be calculated after a control step as where E Param (old) is the parameter value of the control parameter used in the control step to determine the adjusting step ΔI, and p is a real number satisfying 0 ≤ p ≤ 1. In particular, the new parameter value E Param (new) of the control parameter can be determined according to equation (8), where 0 <p <1 is satisfied.
Bei einer weiteren Ausgestaltung von Vorrichtungen und Verfahren kann der neue Parameterwert EParam(neu) des Regelparameters nach einem Regelschritt abhängig davon, ob die Differenz zwischen dem ersten Ist-Wert und dem zweiten Ist-Wert zu einer Erhöhung oder Erniedrigung des Parameterwerts des Regelparameters führen wird, nach unterschiedlichen Prozeduren ermittelt werden. Der neue Parameterwert des Regelparameters kann bestimmt werden als falls die Bedingung erfüllt ist. Der neue Parameterwert des Regelparameters kann bestimmt werden als falls die Bedingung erfüllt ist.In a further embodiment of devices and methods, the new parameter value E Param (new) of the control parameter can result after a control step depending on whether the difference between the first actual value and the second actual value leads to an increase or decrease in the parameter value of the control parameter will be determined according to different procedures. The new parameter value of the control parameter can be determined as if the condition is satisfied. The new parameter value of the control parameter can be determined as if the condition is satisfied.
Bei einer weiteren Ausgestaltung kann der nach Gleichung (8) oder der nach Gleichungen (9)–(12) ermittelte neue Parameterwert EParam(neu) des Regelparameters so korrigiert werden, dass er innerhalb eines vorgegebenen Wertebereichs liegt. Dazu kann beispielsweise der neue Parameterwert EParam(neu) des Regelparameters auf einen Wert EParam(max) gesetzt werden, falls der nach Gleichung (8) oder der nach Gleichungen (9)–(12) ermittelte neue Parameterwert EParam(neu) größer als EParam(max) ist. Der neue Parameterwert EParam(neu) des Regelparameters kann auf einen Wert EParam(min) gesetzt werden, falls der nach Gleichung (8) oder der nach Gleichungen (9)–(12) ermittelte neue Parameterwert EParam(neu) kleiner als EParam(min) ist. In allen anderen Fällen kann der nach Gleichung (8) oder der nach Gleichungen (9)–(12) ermittelte neue Parameterwert EParam(neu) beibehalten werden.In a further refinement, the new parameter value E Param (new) of the control parameter determined according to equation (8) or equation (9) - (12) can be corrected such that it lies within a predetermined value range. For this purpose, for example, the new parameter value E Param (new) of the control parameter can be set to a value E Param (max) if the new parameter value E Param (new) determined according to Equation (8) or Equations (9) - (12). greater than E Param (max). The new parameter value E Param (new) of the control parameter can be set to a value E Param (min) if the new parameter value E Param (new) determined according to Equation (8) or Equations (9) - (12) is less than E param (min) is. In all other cases, the new parameter value E Param (new) determined according to Equation (8) or Equations (9) - (12) can be maintained.
Falls nur diskrete Werte für den neuen Parameterwert EParam(neu) zugelassen sind, kann der so ermittelte neue Parameterwert EParam(neu) so diskretisiert werden, dass er einen der zulässigen diskreten Werte aufweist.If only discrete values are allowed for the new parameter value E Param (new), the new parameter value E Param (new) determined in this way can be discretized such that it has one of the permissible discrete values.
Beim nächsten Durchlaufen einer Regelschleife, wie sie in
Bei
Bei
Bei
Bei
Bei
Die Verfahrensschritte
Durch die Parameteranpassung, die bei
Der Ist-Wert des Sensors, der als Sensorsignal
Der Stellwert
Ähnlich kann in einem nachfolgenden Regelschritt
Aufgrund der Anpassung des Parameterwerts des Regelparameters derart, dass die tatsächliche Änderung des Ist-Werts der vorhergesagten Änderung entspricht, kann der Ist-Wert durch eine geringe Anzahl von Stellbefehlen wieder in den Wertebereich
Durch die anfängliche Fehlanpassung des Parameterwerts des Regelparameters führt der neue Stellwert, der in einem Regelschritt
Das überschießende Verhalten bzw. Überschwingen aufgrund der anfänglichen Fehlanpassung des Parameterwerts des Regelparameters wird bei Verfahren nach Ausführungsbeispielen automatisch erkannt. Der Parameterwert des Regelparameters wird automatisch derart adaptiert, dass er nach einigen Regelschritten das reale Verhalten des Beleuchtungssystems besser abbildet. Dadurch kann eine Regelung wie in
Der Ist-Wert des Sensors, dessen zeitlicher Verlauf bei
Als Reaktion auf einen bei der Zeit T1 durchgeführten Regelschritt verändert sich der Ist-Wert des Sensors von einem ersten Ist-Wert
Die Fehlanpassung des Parameterwerts des Regelparameters wird nach dem Regelschritt bei der Zeit T1 automatisch erkannt. Dazu kann die Differenz
Ähnlich führt der bei T2 durchgeführten Regelschritt dazu, dass sich der Ist-Wert des Sensors von einem ersten Ist-Wert auf einen zweiten Ist-Wert verändert. Eine Differenz
Bei der Änderung des Parameterwerts des Regelparameters kann gegebenenfalls berücksichtigt werden, dass der Parameterwert des Regelparameters in einem vorgegebenen Wertebereich zwischen einer unteren Grenze
Eine Änderung des Parameterwerts des Regelparameters muss nicht nach jedem Regelschritt durchgeführt werden. Sobald der Parameterwert des Regelparameters so angepasst ist, dass er das tatsächliche Verhalten des Beleuchtungssystems gut beschreibt, wird eine Änderung des Parameterwerts des Regelparameters nur selten erforderlich sein. Insbesondere kann ein alter Wert des Parameterwerts des Regelparameters, der bei einem Regelschritt verwendet wurde, auch für den nachfolgenden Regelschritt verwendet werden, wenn ein Vergleich der Änderung in den Ist-Werten, die als Reaktion auf einen Stellbefehl eingetreten ist, mit dem basierend auf dem alten Wert des Parameterwerts des Regelparameters vorhergesagten Verhalten gut übereinstimmt.A change in the parameter value of the control parameter does not have to be performed after each control step. Once the parameter value of the control parameter is adjusted to well describe the actual behavior of the lighting system, changing the parameter value of the control parameter will rarely be required. In particular, an old value of the parameter value of the control parameter used in a control step may also be used for the subsequent control step if a comparison of the change in the actual values that has occurred in response to a control command with that based on old value of the parameter value of the control parameter predicted behavior matches well.
Alternativ oder zusätzlich können weitere Kriterien verwendet werden, anhand derer bestimmt wird, ob eine Änderung des Parameterwerts des Regelparameters durchgeführt werden soll. Beispielsweise kann selektiv kein neuer Parameterwert des Regelparameters bestimmt werden, wenn sich die Leuchte noch in einer Einschaltphase befindet und/oder wenn der Stellschritt, der im Regelschritt ermittelt wurde, klein war. Ein weiteres Kriterium, das alternativ oder zusätzlich überprüft werden kann, beinhaltet die Änderung oder Änderungsrate des Ist-Werts des Sensors zwischen zwei Regelschritten. Eine derartige Änderung ist nicht durch eine Änderung des Stellwerts der Leuchte verursacht, sondern kann auf einen sich verändernden Fremdlichteinfluss hinweisen. In einem solchen Fall besteht das Risiko, dass eine Differenz der Ist-Werte, die vor und nach einem Regelschritt erfasst werden, wesentlich durch zeitliche Variationen im Fremdlichteinfluss beeinflusst sein können. Eine Änderung des Parameterwerts des Regelparameters kann entsprechend selektiv unterbleiben, wenn sich vor einem Regelschritt trotz gleichbleibenden Stellwerts der Leuchte der Ist-Wert des Sensors stark ändert.Alternatively or additionally, further criteria can be used by means of which it is determined whether a change of the parameter value of the control parameter is to be carried out. For example, no new parameter value of the control parameter can be selectively determined if the luminaire is still in a switch-on phase and / or if the setting step that was determined in the control step was small. Another criterion, which may alternatively or additionally be checked, includes the change or rate of change of the actual value of the sensor between two control steps. Such a change is not caused by a change in the control value of the luminaire, but may indicate a change in extraneous light influence. In such a case, there is the risk that a difference of the actual values, which are detected before and after a control step, can be significantly influenced by temporal variations in the influence of extraneous light. A change in the parameter value of the control parameter can accordingly selectively be omitted if the actual value of the sensor changes greatly before a control step despite a constant control value of the luminaire.
Bei
Falls das Kriterium für eine Änderung des Parameterwerts nicht erfüllt ist, wird bei
Falls das Kriterium für eine Änderung des Parameterwerts erfüllt ist, wird bei
Alternative oder zusätzliche Kriterien können verwendet werden, um zu bestimmen, ob ein neuer Parameterwert des Regelparameters bestimmt werden soll. Alternative or additional criteria may be used to determine if a new parameter value of the control parameter should be determined.
Bei
Bei
Bei
Bei
Während bei der Prozedur
Alternativ oder zusätzlich zu den unter Bezugnahme auf
Beispielsweise kann bei Ausführungsbeispielen eine Anpassung des Regelparameters dann nicht erfolgen, wenn sich nach einem Erhöhen des Stellwerts der gemessene Istwert verringert hat oder wenn sich nach einem Verringern des Stellwerts der gemessene Istwert erhöht hat. Eine Anpassung des Parameterwerts des Regelparameters kann unterbleiben, wenn eine der beiden folgenden Bedingungen nach Gleichung (17) oder Gleichung (18) erfüllt ist:
Die Überprüfung, ob eine der Bedingungen nach Gleichung (17) oder Gleichung (18) erfüllt ist, kann zusätzlich zu einem oder mehreren der unter Bezugnahme auf
Bei
Bei
Bei
Bei
In den nachfolgenden Schritten
Bei
Bei
Bei
Durch die Durchführung von Sensorabfragen in Kombination mit einer Überwachung der Abweichung zwischen Ist-Wert und Sollwert, wie sie bei
Während Ausführungsbeispiele detailliert beschrieben wurden, können Abwandlungen bei weiteren Ausführungsbeispielen realisiert werden. Beispielsweise kann ein Beleuchtungssystem mehrere Leuchtenmodule umfassen, die mit derselben Vorrichtung zum Regeln der Beleuchtungsstärke gekoppelt sind. Alternativ oder zusätzlich kann jedes von mehreren Leuchtenmodule als intelligentes Leuchtenmodul ausgestaltetet sein, das eine interne Logik umfasst, die die Funktionen der elektronischen Recheneinrichtung
Weitere Abwandlungen können bei weiteren Ausführungsbeispielen realisiert werden. Während beispielsweise Stellbefehle als digitale Befehle ausgegeben werden, kann auch eine andere Ansteuerung erfolgen. Falls Stellbefehle nicht als digitale Befehle ausgegeben werden, muss keine Diskretisierung bzw. Digitalisierung von Stellwerten erfolgen. Stellbefehle können auch drahtlos übertragen werden.Further modifications can be realized in further embodiments. While, for example, control commands are output as digital commands, another control can also take place. If positioning commands are not output as digital commands, there is no need to discretize or digitize control values. Positioning commands can also be transmitted wirelessly.
Während bei Verfahren und Vorrichtungen nach Ausführungsbeispielen in mehreren Regelschritten jeweils ein neuer Stellbefehl erzeugt wird, muss nicht bei jedem Aufruf einer Regelprozedur ein neuer Stellbefehl erzeugt werden. Die Verfahren können zusätzlich auch Funktionsaufrufe einer Regelprozedur beinhalten, bei denen erkannt wird, dass kein neuer Stellwert ermittelt und kein neuer Stellbefehl ausgegeben werden muss, da der Sensorwert in einem gewünschten Wertebereich liegt.While in processes and devices according to exemplary embodiments in each case a new control command is generated in several steps, a new control command does not have to be generated each time a control procedure is called. The methods may additionally include function calls of a control procedure, in which it is detected that no new control value has to be determined and no new control command has to be output because the sensor value lies in a desired value range.
Während beispielhafte Realisierungen für die Ermittlung des Stellschritts und die Ermittlung eines neuen Parameterwerts des Regelparameters beschrieben wurde, können Abwandlungen eingesetzt werden. Beispielsweise kann der neue Parameterwert des Regelparameters in der Art eines gleitenden Mittelwerts abhängig von den jeweiligen Parameterwerten bei mehreren vorangegangenen Regelschritten ermittelt werden. Der neue Parameterwert kann abhängig davon, ob er im Vergleich zum beim letzten Regelschritt verwendeten Parameterwert des Regelparameters erhöht oder erniedrigt wird, nach unterschiedlichen Prozeduren bestimmt werden.While exemplary implementations have been described for determining the adjustment step and determining a new parameter value of the control parameter, modifications may be employed. For example, the new parameter value of the control parameter may be determined in the manner of a moving average depending on the respective parameter values in the case of several preceding control steps. The new parameter value can be determined according to different procedures, depending on whether it is increased or decreased compared to the parameter value of the control parameter used in the last control step.
Wenn die Leuchte einen neuen Stellwert in einem Überblendvorgang anfährt, kann eine erneute Abfrage des Ist-Werts nach Ausgabe des Stellbefehls auch innerhalb der Überblendzeit erfolgen. Bei der Parameteranpassung kann in Gleichungen (8) bis (12) rechnerisch berücksichtigt werden, dass der nach dem Regelschritt erfasste zweite Ist-Wert noch nicht dem vollen Stellschritt entspricht, sondern dass bis zu dem entsprechenden Messzeitpunkt nur ein Teil der Änderung des Stellwerts vorgenommen wurde. Der in Gleichungen (8) bis (12) eingehende Stellschritt kann entsprechend rechnerisch angepasst werden, um den noch laufenden Überblendvorgang zu berücksichtigen.If the luminaire approaches a new manipulated variable in a cross-fading process, the actual value can be queried again after the output of the setting command even within the fade-in time. In the parameter adaptation, it can be mathematically taken into account in equations (8) to (12) that the second actual value detected after the control step does not yet correspond to the full positioning step, but that only a part of the change in the manipulated variable has been made up to the corresponding measuring instant , The step in equations (8) to (12) incoming step can be adjusted accordingly computationally to take into account the ongoing cross-fading process.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Regeln einer Beleuchtungsstärke, wobei die durchzuführenden Regelschritte als Funktion aus Ist- und Soll-Beleuchtungsstärke sowie einem oder mehreren Regelparametern bestimmt wird, wobei der Regelparameter bzw. die Regelparameter über ein selbstlernendes Verfahren adaptiv an die Reaktion der Regelstrecke angepasst wird bzw. werden. The invention also relates to a method for regulating an illuminance, wherein the control steps to be performed are determined as a function of actual and target illuminance and one or more control parameters, wherein the control parameter or the control parameters adapted adaptively to the reaction of the controlled system via a self-learning process will or will be.
Verfahren und Vorrichtungen nach Ausführungsbeispielen erzielen verschiedene Wirkungen. Da eine Anpassung der Regelung automatisch bei der Durchführung mehrerer Regelschritte, d. h. während der Laufzeit erfolgt, muss keine separate Wartung zur Anpassung vorgenommen werden. Wartungsintervalle für eine Anpassung der Regelung können so entfallen. Der Einschaltvorgang von Fluoreszenzleuchten kann berücksichtigt werden. Änderung der Reflexionseigenschaften im Erfassungsbereich und Alterung des Leuchtmittels können automatisch berücksichtigt und durch Anpassung des Parameterwerts des Regelparameters berücksichtigt werden. Die Verfahren und Vorrichtungen sind robust gegenüber einem Tausch der Leuchte, einem Ausfall und einer Wiederkehr einzelner Leuchten. Die Zeitverzögerung zwischen Messung der Beleuchtungsstärke und Änderung der Kunstbeleuchtung kann berücksichtigt werden. Ebenfalls kann eine Änderung der Fremdbeleuchtungsstärke bei den Regelschritten berücksichtigt werden. Der Datenverkehr kann verringert werden, was insbesondere bei langsamen Steuerprotokollen wünschenswert sein kann. Unterschiedliche Beleuchtungsstärken der Kunstbeleuchtung können unterstützt werden.Methods and devices according to embodiments achieve different effects. Since an adjustment of the control automatically when performing several control steps, d. H. during runtime, no separate maintenance needs to be made for customization. Maintenance intervals for adaptation of the control can thus be omitted. The switching on of fluorescent lights can be considered. Changes in the reflection properties in the detection range and aging of the light source can be automatically taken into account and taken into account by adjusting the parameter value of the control parameter. The methods and devices are robust against replacement of the luminaire, failure and recurrence of individual luminaires. The time delay between measuring the illuminance and changing the art lighting can be taken into account. Likewise, a change in the external illumination intensity in the control steps can be taken into account. Traffic can be reduced, which may be desirable, especially with slow control protocols. Different illuminances of the art lighting can be supported.
Verfahren und Vorrichtungen nach Ausführungsbeispielen können zur Kunstlichtregelung bei der Innenraumbeleuchtung eingesetzt werden. Verfahren und Vorrichtungen nach Ausführungsbeispielen können insbesondere zur Beleuchtung von Büroräumen, Arbeitsräumen oder Geschäftsräumen eingesetzt werden, ohne darauf beschränkt zu sein.Methods and devices according to embodiments can be used for artificial lighting control in interior lighting. Methods and devices according to embodiments can be used in particular for the illumination of offices, work rooms or business premises, without being limited thereto.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- WO 02/45478 A1 [0006] WO 02/45478 A1 [0006]
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